ワインの熟成と樽きは、ワインの最終的な味と品質に大きく貢献します。どちらのプロセスも長い時間がかかることが知られており、多くの場合、成熟プロセスはサーバル年を経ます。超音波は、ワインの熟成を強化し、オーク化合物の抽出、マイクロ酸素化および化学プロセス(例えば、重合)などのプロセスを大幅に加速する、非常に効果的で迅速な技術である。超音波処理により、若いワインは数年以内に熟成したワインに数年の熟成の花束で熟成させることができます。

超音波抽出を使用したオーク由来のワインフレーバー

渋味関連フェノール化合物と芳香族化合物の両方は、オーク材から誘導され、熟成中のワイン中に超音波処理が適用されると非常に迅速に転送されます。超音波はオーク化合物の抽出を数分に加速した – ワインの伝統的な樽熟成の数年と比較して。

超音波によるワインの樽き

強化されたオークのために、オークチップまたは譜はワイン中で超音波処理される。超音波は木質材料の細胞壁を開いて破壊するので、タンニン、フェノール、フロン、ラクトンなどの細胞内化合物が超音波キャビテーションによってワインに放出されます。超音波振動およびキャビテーションは激しい乱流およびマイクロストリーミングを生成するので、細胞内部と周囲の溶媒との間の物質移動は、生体分子(すなわちアロマ化合物)が効率的かつ迅速に放出されるように劇的に強化される。超音波処理は純粋に機械的な処理であるため、ワインに化学物質は追加されません。

ワインの伝統的な熟成とワインの超音波熟成における品質の比較。超音波熟成ワインは、大幅に速く、そのピーク品質を達成します。
(グラフィック:©Yıldırım and Dündar、2017年、Leonhardt and Morabito、2007年より翻案)。

超音波 – 機械的な力のみ

高強度、低周波超音波は、高圧、温度、高剪断力を特徴とするエネルギー密度の高い条件を作り出します。これらの物理的力は、細胞内化合物を培地中に放出するために細胞構造の破壊を促進する。さらに、ワインの超音波支援熟成プロセスは、マイクロ酸素化および酸化プロセスを促進する。これにより、制御された超音波処理は、ワイン中の化学反応にプラスの影響を与えることができます。超音波熟成ワインは、伝統的に熟成されたワインよりもはるかに速く品質ピークに達します。さらに、超音波熟成ワインは、超音波処理されたワインが標準的な熟成プロセスよりも長い時間、そのピーク品質を維持するように、より高い保存レベルを示しています。

細胞壁破壊のメカニズムとしては、(a)キャビテーションによる細胞壁の破壊。(b)細胞構造内への溶媒の拡散。
(グラフィックはShirsath et al., 2012より翻案)

オーク樽熟成に対する超音波ワイン熟成の利点

オーク樽は、ワイン熟成のための一般的で伝統的なプロセスです。オーク樽では、樽内の長い貯蔵時間にわたって少量で酸化が起こる。プレミアムワインオーブンの保管時間は数年かかるため、コストのかかるプロセスです。オーク樽での熟成の間、ワインは数多くのユニークな香りを生み出します。何年もの長い熟成プロセスとそれに関連する時間損失に加えて、オーク樽は購入して維持するのに高価です。酵母種(例えば、ブレタノマイセスおよびデッケラ)などの望ましくない微生物は、ワイン樽を汚染する可能性がある。酵母腐撲傷ワインは、味と臭いが悪いことで知られています。
伝統的なバレルオーキングのこれらの欠点のために、超音波ワイン熟成とオークは、樽での伝統的な熟成に代わる費用対効果が高く、科学的に証明された代替手段です。超音波処理は熟成時間を短縮し、ワインのいくつかの品質要因を改善します。超音波処理は、マセレーション、ポリフェノール抽出、熟成、樽き込みなど、ワイン製造プロセスのさまざまな段階で適用できます。科学的研究と産業実装は、ワイン製造における超音波処理の有効性を証明し、熟成期間の短縮と高品質のワインのより効率的な生産を大幅に改善しています。

超音波で加速されたワインの熟成:Th. Kleinschmidt教授の研究は、アメリカンブレンド木材チップの存在下で超音波処理された場合、赤ワイン中の3-メチル-1ブタノールの香りの有益な変化を示しています。(超音波装置UIP2000hdT、振幅43μm、ソノトロード表面9cm2）

ワインの超音波老化に関する科学的研究

比較的中程度のレベルでの超音波強度または音響エネルギー密度レベルは、オークチップからワインへのフェノール類の迅速な抽出および浸出を促進することができ、したがって、大幅に短縮された成熟時間内にワインの風味および栄養価を増加させる可能性がある。さらに、超音波処理は、ワインの組成を迅速に変更することができ、これは音響キャビテーションの影響によるものと推測される。これにより、高レベルの音響エネルギー密度がワイン組成物の超音波改質を促進することになっている。(Yang et al., 2014参照)
同様の老化効果は、オークチップと超音波を使用したシェリー酢について、Jiménez-Sánchez et al. (2020)によって報告されています。超音波処理は、従来の成熟と比較して、成熟時間を大幅に短縮しました。

オークからのアロマ化合物の超音波放出

今回、Breniauxたちの研究グループは、ワイン熟成の処理後に樽を使用した場合の、オーク材のワイン樽の洗浄とその後のポリフェノール系化合物の放出に対する高出力超音波の効果を調べた。ポリフェノールおよびエラジタンニン、リグニン、芳香前駆体などの植物化学物質は、ワインの熟成と風味に大きく貢献します。全体として、研究は、超音波処理が非常に短い処理時間内にポリフェノールおよび他の生理活性化合物のより高い収率を与えたことを示した。例えば、フルフラールの濃度は、8ヶ月の加齢および12ヶ月の加齢時の超音波治療の場合に高く、濃度は代替の蒸気処理と比較して18.8〜92.6%増加した。5-メチルフルフラールの場合、濃度は1歳バレル(12ヶ月熟成ワイン)および2歳バレル(2、8、および12ヶ月熟成ワイン)のバレルの超音波処理で有意に高く、20.5〜97%増加した。ウイスキーラクトンのジアステレオ異性体に関しては、トランスウイスキーラクトンは超音波で処理された3歳のバレルで有意に高かった:熟成の12ヶ月後、ワインは75.2±5.6μg/Lの濃度を有し、蒸気処理された樽で熟成されたワインと比較して46.9%の増加をもたらした。バニリンおよびシリンガアルデヒドの濃度については、ワイン中で測定された値も超音波処理後に有意に高かった。バレル蒸気処理と比較すると、総エネルギー消費量は、パワー超音波で0.38kWh、水性蒸気で3kWhであり、これは7.89倍低い。
(参照:Breniaux et al., 2021)

超音波でワインの化学反応を促進した

ワイン熟成の間、数多くの化学反応が起こります。例えば、プロアントシアニジン化合物は、重合し、アントシアニンと縮合し、タンパク質および多糖類などの他のポリマーと結合する傾向がある。このアントシアニンとの縮合反応は、赤ワインの色を暗くし、安定化させる主な化学反応であり、明るい赤から茶色の色調の濃い赤に変化します。
Masuzawaらによる初期の研究は、2000年に超音波がフェノール化合物の重合を促進し、ワインが熟成するにつれて赤ワイン中のポリフェノール含有量を増加させることをすでに実証している。
樽でのワイン熟成の間、何百もの化合物を木材からワインに抽出することができ、それは最終的なワインの風味、香り、そして口当たりの感覚に直接貢献します。リグニンからの揮発性フェノールおよびフェノールアルデヒド、ならびにセルロースおよびヘミセルロースからのフルフラール化合物が糖分解から抽出されるので、オーク材の繊維組成は老化プロセスにおいて重要な役割を果たす。
伝統的なオーク樽の熟成は何世紀にもわたって広く採用されてきましたが、まだいくつかの固有の欠点があります。第一に、樽の熟成プロセスは通常数ヶ月から数年かかり、これは非常に時間がかかります。第二に、樽は高価で、ワイナリーで多くのスペースを占有し、時間とともに交換する必要があります。第三に、オーク樽が古くなるにつれて、酵母属ブレタノマイセスやデッケラなどの望ましくない微生物によって汚染される可能性があります。
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